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电容式传感器的工作原理及类型分类

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:电容式传感器常用的是平板电容器和圆筒形电容器。这样,电容式传感器可依此划分为三种类型,即变间隙型(δ变化)、变面积型(A变化)和变介质型。在实际使用中,电容式传感器常以改变平行板间距δ来进行测量,因为这样获得的测量灵敏度更高。

电容式传感器的工作原理及类型分类

电容式传感器常用的是平板电容器和圆筒形电容器。

1)平板电容器

平板电容器由两个金属平行板组成,通常以空气为介质,如图3.1所示。

图3.1 平板电容器

在忽略边缘效应时,平行板电容器的电容为

式中 C——电容量(F);

ε0——真空介电常数,ε0=8.85×10-12F/m;

εr——极板间介质的相对介电常数;(www.xing528.com)

A——极板的有效面积(m2);

δ——两平行极板间的距离(m)。

2)圆筒形电容器

圆筒形电容器由内外两个金属圆筒组成,如图3.2所示。设动极筒的外半径为r,定极筒的内半径为R,动极筒伸进定极筒的长度为l,则圆筒形电容器的电容为

图3.2 圆筒形电容器

当被测非电量使得式(3.1)中的A、δ或εr发生变化时,电容量C也随之变化,如果保持其中两个参数不变而仅仅改变另一个参数,就可把被测参数的变化转换为电容量的变化,因此,电容量变化的大小与被测参数的大小成比例。这样,电容式传感器可依此划分为三种类型,即变间隙型(δ变化)、变面积型(A变化)和变介质型(εr变化)。在实际使用中,电容式传感器常以改变平行板间距δ来进行测量,因为这样获得的测量灵敏度更高。

这里重点介绍变间隙型(变极距型)电容传感器。

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